Systemy komunikacji bezprzewodowej w sterowaniu systemami grzewczymi. Radio w „podłogówce”

zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf pdf

Często na etapie wykonawstwa z różnych powodów (np. niezaplanowanej wcześniej instalacji ogrzewania płaszczyznowego) okazuje się, że nie ma możliwości wykonania okablowania termostatów pomieszczeniowych i siłowników. W takim wypadku pomocny może być system działający w oparciu o komunikację radiową. Brak konieczności przewodowego łączenia termostatów i napędów pozwala na wdrażanie systemów sterowania radiowego do już istniejących instalacji. Do innych obszarów zastosowań systemu należą instalacje ogrzewania ściennego oraz ogrzewania za pomocą promienników sufitowych, w których wydajność ogrzewania regulowana jest za pomocą napędów nastawczych, zamontowanych na wkładkach zaworowych zintegrowanych w rozdzielaczu.

W systemach bezprzewodowych termostat pomieszczeniowy wyposażony jest w nadajnik. Termostaty w zestawieniu z odbiornikiem i napędem elektrotermicznym (np. dwupunktowym) umożliwiają regulację temperatury grzania i/lub chłodzenia w wydzielonych pomieszczeniach, strefach budynku itp.

Nadajniki
Podstawową zaletą użycia termostatów systemu radiowego jest brak konieczności ich okablowywania, w związku z tym możliwe jest dowolne ich umiejscowienie. Miejsce montażu powinno spełniać zarówno zalecenia, które odnoszą się do termostatów stosowanych w układach kablowych, jak i wytyczne producentów związane ze specyfiką układów bezprzewodowych.

Miejsce montażu powinno:
* umożliwiać łatwy dostęp do urządzenia i jego obsługę,
* być wolne od zasłon, szaf, regałów itp.,
* umożliwiać swobodną cyrkulację powietrza,
* nie być wystawione na bezpośrednie działanie promieni słonecznych,
* być chronione od nadmiernych podmuchów powietrza (np. w wyniku otwierania okien i drzwi),
* nie być wystawione na bezpośredni wpływ źródła ciepła,
* nie znajdować się na ścianie zewnętrznej,
* znajdować się ok. 1,5 m nad podłogą,
* umożliwiać bezpieczną transmisję radiową,
* nie znajdować się blisko np. radia, telewizora lub urządzenia radiowego,
* nie znajdować się w pobliżu elementów metalowych, jak np. drzwi lub szafki, lustra lub betonu zbrojonego.

Ze względu na brak stałego przymocowania termostatów w systemie bezprzewodowym możliwa jest późniejsza zmiana ich położenia (np. przy zmianie aranżacji wnętrz).

Termostaty i regulatory radiowe, tak jak i tradycyjne o połączeniach kablowych, posiadają często, oprócz możliwości regulacji strefowej, również możliwość obniżenia temperatury. W przypadku nowoczesnych termostatów użytkownik ma do dyspozycji dodatkowe funkcje, które sprawiają, iż eksploatacja systemów grzewczych staje się jeszcze łatwiejsza.
Wymienić tutaj należy:
* możliwość wyboru programu czasowego; przykładowo identyczny we wszystkie dni (robocze, wolne) lub indywidualnie ustawiony dla każdego dnia;
* możliwość ustalenia ilości cykli przełączenia (2, 4, 6) w ciągu dnia;
* funkcje zabezpieczenia przed dziećmi;
* możliwość zmiany trybu wyświetlania informacji;
* zegar przystosowany do pracy w różnych strefach czasowych;
* możliwość zmiany skutecznego kierunku pracy z ogrzewania na chłodzenie;
* zatrzymanie działania w okresie letnim;
* opóźnienie czasowe ponownego uruchomienia (2, 4, 6 min);
* wyświetlanie różnych parametrów, np. temperatury podłogi;
* funkcja automatycznej zmiany czasu z letniego/ na zimowy i odwrotnie;
* funkcja ochronna zaworów/pompy (kontrolne zadziałanie zaworu raz na dobę zapobiega zablokowaniu się zaworów i pomp, np. w okresie letnim);
* funkcja doboru czasu optymalnego startu (po aktywowaniu tej funkcji termostat automatycznie obliczy, ile system grzewczy potrzebuje czasu, żeby osiągnąć żądaną temperaturę dla każdego wydarzenia; funkcja w istotny sposób ograniczy zużycie energii; po pierwszym uruchomieniu termostat potrzebuje kilku dni, aby zgromadzić wystarczającą ilość informacji do prowadzenia wymaganych do tego obliczeń).

W termostatach pomieszczeniowych następuje kontrola temperatury rzeczywistej i porównanie jest z temperatura zadaną. W wyniku tego w systemach komunikacji radiowej przekazany zostaje sygnał do odbiornika. W Europie stosuje się do tego celu sygnał radiowy w paśmie 868-870 MHz.

Moc nadawcza termostatów jest bardzo mała (rzędu 10 mW) i znacznie mniejsza od mocy nadawczej telefonu przenośnego. Dzięki niskiemu poborowi prądu elektrycznego urządzenia te pracują w oparciu o standardowe baterie przez okres nawet do kilku lat, bez potrzeby ich wymiany.

Transmisja między termostatem i odbiornikiem jest jednokierunkowa, termostat wysyła informację do odbiornika i nie otrzymuje żadnej informacji zwrotnej. W związku z tym nie ma pewności, że informacja zawsze dotrze do odbiornika lub zostanie odpowiednio odebrana (chwilowe zakłócenia, przeszkody). Aby jednak zapewnić niezawodne działanie układu regulacji nadajnik aktywuje się kontrolnie co jakiś okres czasu, np. co 10 minut.

Ta krótkotrwała transmisja danych, powtarzana w cyklu 10-minutowym, jest wystarczająca do zapewniania niezawodnej komunikacji. Pozwala uniknąć zakłóceń radiowych oraz zapewnia działanie systemu w sposób nieuciążliwy dla środowiska i człowieka.

W standardowych warunkach moc nadawcza jest wystarczająca do obsługi odległości między elementem nadawczym i odbiorczym. Typowy zasięg wynosi 100 m wolnej przestrzeni lub jeden sufit i dwie ściany, względnie trzy ściany. Wymaganie to jest spełnione przeważnie w przypadku umieszczenia elementu nadawczego na ścianie wewnętrznej przy wejściu do pomieszczania, odbiornika zaś na rozdzielaczu ogrzewania podłogowego lub innych odbiornikach, np. grzejnikach znajdujących się przy ścianie zewnętrznej. Ewentualnie jakość transmisji może zostać podwyższana za pomocą specjalnych metod kontrolnych oraz powtórnego nadawania sygnału. Służą do tego odpowiednie wzmacniacze sygnału, które należy stosować, jeśli na drodze sygnału są jakieś przeszkody (np. grube ściany, strop) lub jeśli droga, jaką ma do pokonania sygnał, jest bardzo długa.

W systemach bezprzewodowych, tak jak i w kablowych, możliwe jest również nadrzędne sterowanie termostatami względem siebie (Master/Slave). Schemat takiej instalacji przedstawiono na rysunku 1.

Odbiorniki
Sygnał radiowy z termostatu pomieszczeniowego przekazywany jest do odbiornika. Sygnał sterujący zależny jest od nastawionej temperatury żądanej. Odbiornik radiowy jako moduł wykonawczy przetwarza informacje nadajnika w sygnały sterujące urządzeniami odbiorczymi.

Tutaj możliwe są różne rozwiązania. Przykładowo odbiornik może być zintegrowany w listwie zaciskowej, do której podłączone są siłowniki elektrotermiczne. Do jednej listwy, w zależności od typu, podpiąć można od kilku do kilkunastu siłowników. Listwa taka montowana jest w szafce rozdzielaczowej.

Dostępne na rynku odbiorniki mogą obsługiwać przykładowo 1, 4, 6 czy np. 8 kanałów przyporządkowanych do kilku niezależnych stref regulowanych. W przypadku odbiorników wielokanałowych do każdego z kanałów można przyporządkować jeden termostat pomieszczeniowy wyposażony w nadajnik oraz do kilkunastu elektrotermicznych elementów wykonawczych 230 V lub odpowiednio mniej elementów wykonawczych 24 V.

Dodatkowo poprzez kanały transmisyjne może być realizowana funkcja regulatora pompy. Jeżeli nadajniki przyporządkowane do pozostałych kanałów nie dostarczają już sygnału „żądania ogrzewania”, pompa zostaje wyłączona. Odbiorniki mogą posiadać, poza dodatkową funkcją sterowania pompą, np. możliwość przełączania trybu „grzanie” na „chłodzenie” i odwrotnie.

Aby praca instalacji bezprzewodowej była możliwa, po przeprowadzeniu czynności montażowych należy utworzyć połączenie pomiędzy nadajnikami a przyporządkowanymi wyjściami sterującymi. Odbywa się to przez utworzenie/programowanie adresu połączenia radiowego. Może to zostać wykonane w zależności od typów wybranych urządzeń w trybie ręcznym, jak i automatycznym.

Regulacja elementem wykonawczym
Elementy wykonawcze sterujące ogrzewaniem lub chłodzeniem są załączane/wyłączane zgodnie z informacjami przekazanymi do odbiornika. Jeden odbiornik może obsługiwać od jednego do kilku czy kilkunastu elementów wykonawczych. Jest to analogiczne do układów kablowych. Regulacja elementem wykonawczym może posiadać różną charakterystykę. Termostaty radiowe przeważenie umożliwiają dwa rodzaje regulacji:

* Regulacja PWM (modulacja szerokości impulsu)

Praktycznie stała temperatura pomieszczenia utrzymywana jest poprzez regulację PWM (modulacja szerokości impulsu) o charakterystyce zbliżonej do trybu regulacji ciągłej. Obliczona na podstawie różnicy między temperaturą zadaną a zmierzoną temperaturą rzeczywistą wartość regulacji jest zgłaszana w formie zmiennego stosunku między szerokością impulsów a przerwami międzyimpulsowymi (modulacja szerokości impulsu = PWM). Suma czasu trwania impulsu i przerwy jest stała i wynosi około 10 minut.

Przy większych różnicach temperatury urządzenie zostaje włączone lub wyłączone, np. przy obniżeniu temperatury. Zastosowany algorytm regulacji dąży do utrzymania stałej temperatury pomieszczenia bez histerezy, dlatego konieczne jest, żeby urządzenie zgłaszało żądanie ogrzewania (choć w mniejszym stopniu) nawet wtedy, gdy temperatura zadana została już osiągnięta.

* Regulacja dwupunktowa

Regulacja dwupołożeniowa zalecana jest przy sterowaniu pracą napędów elektrotermicznych, pomp lub palników, wszędzie tam gdzie przełączanie wymagane jest wyłącznie wówczas, gdy temperatura wzrasta powyżej określonej wartości zadanej lub spada poniżej określonej wartości zadanej. W przypadku stosowania tego typu sterowania do regulacji temperatury pomieszczenia – im większa jest rozbieżność czasów przełączania, tym większe są wahania temperatury. Do momentu osiągnięcia żądanej temperatury ogrzewanie jest załączone z mocą 100% energii. Po przekroczeniu wymaganej temperatury zostanie ono wyłączone. Regulacja zapobiega częstemu załączaniu/wyłączaniu urządzenia, np. przy sterowaniu grzejnikami, lub zapobiega zgłoszeniu spadku albo wzrostu temperatury powyżej danej wartości.

Układy regulacji i sterowania instalacji grzewczych są ciągle rozwijane i udoskonalane, czego dowodem są coraz bardziej rozwinięte funkcje zarówno elementów nadawczych, jak i wykonawczych. Systemy regulacji radiowej umożliwiają sprawny montaż i łatwą oraz przyjazną użytkownikowi eksploatację. Z tych względów, mimo nie zawsze niskiej ceny, grupa użytkowników takich instalacji ciągle rośnie.

Joanna Pieńkowska

Ilustracje z archiwum Oventrop i Eberle.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij